DE202005001716U1

DE202005001716U1 - Schmiersystem für einen Zentrifugenantrieb

Info

Publication number: DE202005001716U1
Application number: DE202005001716U
Authority: DE
Original assignee: Westfalia Separator GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2005-02-03
Publication date: 2006-10-05
Anticipated expiration: 2015-02-04
Also published as: EP1846168A1; US20090111676A1; US7588526B2; DE502006008801D1; WO2006082225A1; EP1846168B1

Abstract

Zentrifuge, insbesondere Separator, mit einer drehbaren, vertikal ausgerichteten Antriebsspindel (2), die mittels einer Lagereinrichtung (3) mit wenigstens einem Lager (3) an einem Maschinengestell (6) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass direkt an der Spindel (2) oder an einem sich mit der Spindel (2) drehenden Element wenigstens eine sich mit der Spindel (2) mitdrehende Rippe (14) derart angeordnet ist, dass im Betrieb der Zentrifuge ein Unterdruck erzeugbar ist, mit dem ein Ölnebel durch das wenigstens eine Lager saugbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge, insbesondere einen Separator, mit vertikaler Drehachse, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Separatoren mit vertikaler Drehachse sind an sich seit langem bekannt, so insbesondere in Ausgestaltung mit einer Schleudertrommel, in der ein Tellerpaket aus einer Mehrzahl von in Richtung der Tellerachse axial übereinander liegenden Tellern angeordnet ist.
Bei Separatoren mit vertikaler Drehachse erfolgt i.allg. entlang der Maschinenachse durch ein Zulaufrohr und diesem nachgeschaltete radiale Verteilerkanäle die Produktzufuhr in die Schleudertrommel, wo das Produkt in einen Tellerstapel aus i.allg. dicht zueinander angeordneten, relativ zueinander beabstandeten, konischen (Trenn-)Tellern eintritt. Am Trennteller lagern sich schwerere Feststoffe i.allg. an der Unterseite ab und wandern zum Außenumfang des Tellerpakts, wohingegen die Flüssigkeit nach innen hin fließt.
Neben einer Produktzufuhr von oben in die Trommel ist es auch bekannt, das Produkt von unten z.B. durch eine Hohlspindel zuzuführen, die zumeist auch als Antriebswelle für die Trommel dient. Derart wird das Produkt durch Reibung an der rotierenden Spindeln schonend auf die Betriebsdrehzahl gebracht, was bei der Verarbeitung bestimmter Produkte vorteilhaft ist.
Gerade bei einer derartigen Ausführungsform – aber auch bei einer Produktzufuhr „von oben" in die Trommel – stellt die Lagerung und Schmierung der Spindel ein besonderes Problem dar.
So ist es bekannt, zur Lagerung der Spindel eine Lagereinrichtung einzusetzen, die vorzugsweise wenigstens ein Fußlager und ein Halslager aufweist. Nach einer bekannten Variante dieser Lagerung wird auf der Spindel relativ zur Spindel unverdrehbar ein Topf mit einem zylindrischen Außenmantel sowie einer offenen und einer geschlossenen Seite derart an der Spindel befestigt, dass die offene Seite nach unten gerichtet ist. Der Topf umgibt das konzentrisch die Spindel und das untere Fußlager der Spindel. Das Fußlager steht im Ölbad. Mit seinem unteren offenen Ende taucht der Topf in ein Ölbad (bzw. einen Ölsumpf) ein. In diesem Bereich ist er beispielsweise mit kleineren Einkerbungen versehen. Einen derartigen Stand der Technik zeigt 3.
Dreht sich bei dieser Konstruktion die Spindel, nimmt sie den Topf mit. Infolge der hohen Umdrehungszahl erzeugt dieser im Ölbad einen Ölnebel, mit dem das obere Lager der Spindel der Schleudertrommel geschmiert wird.
Diese Anordnung hat sich zwar an sich bewährt. Gerade bei einer Produktzufuhr von unten durch die Spindel ist es nach einer Variante der Erfindung aber wünschenswert, den Ölpegel des Ölbaders unterhalb der Fußlagerung zu platzieren. Dadurch wird eine einfache Abdichtung möglich und es kann dennoch eine gut funktionsfähige Lagerungs und Schmierung realisiert werden. Gleichzeitig ist das Spindelende frei für andere Funktionen, z.B. die Produktzufuhr.
Die Schaffung einer derartigen Zentrifuge ist die Aufgabe der Erfindung.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Danach ist direkt an der Spindel oder an einem sich mit der Spindel drehenden Element wenigstens eine sich mit der Spindel mitdrehende Rippe derart angeordnet, dass im Betrieb der Zentrifuge ein Unterdruck erzeugt wird, mit dem ein Ölnebel durch das wenigstens eine Lager gesaugt wird, so dass dieses Lager auf einfache Weise geschmiert wird, ohne das es im Ölbad angeordnet werden muss.
Vorzugsweise weist die Lagereinrichtung wenigstens ein Fußlager und ein oberes Halslager auf, die in einem gemeinsamen Gestell- und Schmierraum angeordnet sind, der in seinem unteren Bereich als Ölwanne ausgebildet ist, wobei der Unterdruck das Öl durch das Fußlager saugt, so dass auch dieses vorteilhaft oberhalb des Ölpegels angeordnet werden kann.
Vorzugsweise sind die Rippen innerhalb des Topfelementes unterhalb des Fußlagers angeordnet, insbesondere in einem Ringraum unterhalb des Fußlagers um die Spindel.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, wobei auch weitere Vorteile der Erfindung deutlich werden. Es zeigt:
1 eine Ansicht eines Fußlagers an einer Separatorspindel mit einer erfindungsgemäßen Lagervorrichtung;
2 eine Ansicht der Anordnung aus 1 im Betrieb; und
3 einen Ausschnitt schematisiert dargestellten Anordnung nach dem Stand der Technik.
1 zeigt eine vertikal ausgerichtete Spindel 2, die optional eine zentrische Bohrung (hier nicht dargestellt), aufweisen kann, auf deren (hier nicht dargestelltes) z.B. konisches oberes Ende eine Schleudertrommel aufgesetzt ist. Die Spindel 2 ist mittels eines oberen Halslagers (hier nicht zu erkennen) und eines unteren Fußlagers 3 – das hier beispielhaft aus zwei Schrägkugellagern besteht über einen die Lager umgebenden Außenlagering 4 und ein zylindrisches Lagergehäuse 5 in bzw. an einem Maschinengestell 6 gelagert. Am Maschinengestell ist in dessen unterem Bereich eine Ölwanne 7 ausgebildet oder angeordnet, die als Gestell- und Schmierraum 22 sowohl das Fußlager als auch das Halslager umgibt (siehe 3).
Der Ölpegel 8 des Ölsumpfes (siehe 2) in der Ölwanne 7 liegt bei ruhender, nicht rotierender Trommel unterhalb des Fußlagers 3.
Unterhalb des Fußlagers 3 ist die Spindel 2 von einer Labyrinthdichtung 9 umgeben, die verhindert, das Öl bis zum unteren axialen Ende der Spindel 2 gelangen kann, was insbesondere von Vorteil ist, z.B. wenn die Spindel 2 – wie hier – innen hohl ist und zur Zufuhr des Schleudergutes in die Schleudertrommel (siehe Bohrung in 2) dient.
Die Labyrinthdichtung 9 besteht aus einer sich mit der Spindel 2 mitdrehenden, oberen Dichtungshülse 10 und einer unteren nicht drehbaren Dichtungshülse 11, die in die obere Dichtungshülse 10 eingreift und am Maschinengestell 6 angeordnet ist.
Die untere Dichtungshülse 11 geht nach unten hin in ein sich kegelig aufweitendes Teil 12 des Maschinengestells 6 über, in dem Verbindungspassagen 13 zur Ölwanne 7 ausgebildet sind, so dass Öl durch die hier schräg nach unten sowie außen gerichteten Verbindungspassagen 13 in die Ölwanne 7 bzw. den Ölsumpf fließen kann.
Die obere Dichtungshülse 10 ist an ihrer Außenseite mit radial nach außen gerichteten Rippen 14 versehen, die sich mit der oberen Dichtungshülse und der Spindel 2 im Betrieb mitdrehen.
Radial außerhalb der Rippen 14 im Ringraum 15 ist das Lagergehäuse 5 mit Passagen 21 versehen, welche hier das Lagergehäuse 5 von innen nach außen radial durchsetzen.
Auf die Spindel 2 ist ein sich mit dieser mitdrehendes Topfelement 16 mit einem zylindrischen Außenmantel 17 und einer offenen und einer geschlossenen Axialseite 18 (Boden) aufgesetzt, welches von der Spindel 2 zentrisch durchsetzt ist.
Dabei ist der Boden 18 oberhalb des Fußlagers 3 angeordnet und an der Spindel 2 befestigt. Der Außenmantel 17 umgibt konzentrisch das Fußlager 3 und dessen Lagergehäuse 5. Der untere Rand 19 des Topfelementes 16 taucht in der Ölwanne 7 bis unter den Ölpegel 8 (im Ruhezustand).
Im oberen Boden 18 ist das Topfelement 16 um die Spindel 2 herum mit einer oder mehreren Durchbrechungen bzw. Löchern 20 versehen.
Die Funktion dieser Anordnung ist wie folgt.
Bei Drehungen der Spindel 2 nimmt diese das Topfelement 16 mit. Dieses wirbelt mit seinem unteren Rand 19 Öltröpfchen (in 2 als Kreise dargestellt) auf, die sich in dem Gestellraum 22 verteilen, so dass das Halslager oberhalb des Fußlagers 3 geschmiert wird.
Da auf der oberen Dichtungshülse 10 der Labyrinthdichtung 9 die Rippen 14 angeordnet sind und sich die Rippen 14 mit der Spindel 2 mitdrehen, wird im Inneren des Topfelementes 16 im Ringraum 15, in dem sich die Rippen 14 mit der Spindel 2 drehen, ein Unterdruck erzeugt.
Dieser Unterdruck saugt – siehe 2 – den aufgewirbelten Ölnebel aus Luft (Rechtecke) und Öl (Kreise) durch die Löcher 20 des Topfelementes 16 in das Topfelement 16 hinein und durch das Fußlager 3, da sich die Rippen 14 unterhalb des Fußlagers 3 befinden.
Die angesaugte Luft (Rechtecke) wird im wesentlichen über die radial angeordneten Passagen 21 zurück in den Gestellraum oberhalb der Ölwanne 7 geleitet. Die Öltröpfchen (Kreise) fließen dagegen im wesentlichen durch die weiter unten angeordneten weiteren Verbindungspassagen 13 aus dem Ringraum 15 unterhalb des Fußlagers 3 zurück in die Ölwanne 7.
Derart erfolgt auf konstruktiv einfache und zuverlässige Weise eine Schmierung des Fußlagers 3, ohne das sich dieses im Ölsumpf an sich befindet.

1: Bohrung
2: Spindel
3: Fußlager
4: Außenlagerring
5: zylindrische Buchse
6: Maschinengestell
7: Ölwanne
8: Ölpegel
9: Labyrinthdichtung
10: obere Dichtungshülse
11: untere Dichtungshülse
12: Teil
13: Verbindungspassagen
14: Rippen
15: Ringraum
16: Topfelement
17: Außenmantel
18: Boden
19: Rand
20: Löcher
21: Passagen

Claims

Zentrifuge, insbesondere Separator, mit einer drehbaren, vertikal ausgerichteten Antriebsspindel (2), die mittels einer Lagereinrichtung (3) mit wenigstens einem Lager (3) an einem Maschinengestell (6) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass direkt an der Spindel (2) oder an einem sich mit der Spindel (2) drehenden Element wenigstens eine sich mit der Spindel (2) mitdrehende Rippe (14) derart angeordnet ist, dass im Betrieb der Zentrifuge ein Unterdruck erzeugbar ist, mit dem ein Ölnebel durch das wenigstens eine Lager saugbar ist.
Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung wenigstens ein Fußlager (3) und ein oberes Halslager aufweist, die in einem gemeinsamen Gestell- und Schmierraum (22) angeordnet sind, der in seinem unteren Bereich als Ölwanne (7) ausgebildet ist.
Zentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fußlager (3) mit einem dieses umgebenden Außenlagerring (4) und/oder ein Lagergehäuse (5) in einem Maschinengestell (6) gelagert ist, wobei der Ölpegel (8) in der Ölwanne (7) bei nicht rotierender Spindel (2) unterhalb des Fußlagers (3) liegt.
Zentrifuge nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die das Lagereinrichtung von einem Topfelement (16) mit einem zylindrischen Außenmantel (17) und einer offenen Axialseite und einer geschlossenen Axialseite (Boden 18) umgeben ist, den die Spindel (2) zentrisch durchsetzt, wobei die Spindel (2) und das Topfelement (16) relativ zueinander unverdrehbar miteinander verbunden sind.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Topfelement (16) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der untere Rand (19) des Topfelementes in der Ölwanne (7) bei nicht rotierender Spindel (2) m Ölsumpf bis unter den Ölspiegel (8) taucht und dass das Topfelement (16) im oberen Boden mit einem oder mehreren Durchbrechungen bzw. Löchern (20) versehen ist.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Rippe (14) innerhalb des Topfelementes (16) unterhalb des Fußlagers (3) angeordnet ist.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (14) in einem Ringraum (15) unterhalb des Fußlagers (3) um die Spindel (2) verteilt sind.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (2) unterhalb des Fußlagers (3) innerhalb des Topfelementes (16) von einer Labyrinthdichtung (9) umgeben ist, die eine mit der Spindel (2) mitdrehende, obere Dichtungshülse (10) und untere, nicht drehbaren Dichtungshülse (11) aufweist, wobei die Rippen (14) am Außenumfang der oberen drehbaren Dichtungshülse (10) verteilt sind.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die Rippen (14) aufnehmende Ringraum (15) über Verbindungspassagen (13) mit der Ölwanne (7) verbunden ist.
Zentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (5) mit Passagen (21) versehen ist, welche dieses vom Ringraum (15) bis in den Gestellraum (22) durchsetzen.